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[C++知识库]c++自学笔记 核心编程篇(二)

--------------------------9.13---------------------

目录

4.2 对象的初始化和清理

4.2.1 构造函数和析构函数

4.2.2 构造函数的分类及调用

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

4.2.4 构造函数调用规则

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

4.2.6 初始化列表

4.2.7 类对象作为类成员

4.2.8 静态成员

4.3 C++对象模型和this指针

4.3.1 成员变量和成员函数分开储存

4.3.2 this指针概念

4.3.3 空指针访问成员函数

4.3.4 const修饰成员函数

4.4 友元


4.2 对象的初始化和清理

  • c++中的面向对象来源于生活,每个对象都会有初始设置以及对象销毁前的清理数据的设置。

4.2.1 构造函数和析构函数

对象的初始化清理也是非常重要的安全问题。

c++利用了构造函数析构函数解决上述问题,这两个函数将会被编译器自动调用,完成对象初始化和清理工作。

对象的初始化和清理工作是编译器强制我们要做的事情,因此如果我们不提供构造和析构,编译器会提供空实现的构造函数和析构函数。

  • 构造函数:主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值,构造函数由编译器自动调用,无须抖动调用。
  • 析构函数:主要作用在于对象销毁前系统自动调用,执行一些清理工作。

构造函数语法类名() { }

  1. 构造函数,没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同
  3. 构造函数可以有参数,因此可以发生重载
  4. 程序在调用对象时候会自动调用构造,无须手动调用,而且只会调用一次
    #include<iostream>
    using namespace std;
    class Person{
        //1.1 构造函数
    public:
        Person(){
            //cout << "Person 构造函数的调用" << endl;
        }
        //2.2析构函数
        ~Person(){
            //cout << "Person 析构函数的调用" << endl;
        }
    }
    void test01(){
        Person p; //有构造 有析构
    }
    int main(){
        test01();
        //Person p;    //程序执行完才有析构
        system("pause");
        return 0;
    }

析构函数语法~类名(){ }

  1. 析构函数,没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号~
  3. 析构函数不可以有参数,因此不可以发生重载
  4. 程序在对象销毁前会自动调用析构,无须手动调用,而且只会调用一次。

4.2.2 构造函数的分类及调用

两种分类方式:
参数分为无参构造(即默认构造)和有参构造
类型分为普通构造和拷贝构造

//有参数造
person(int a){
    age = a;
}
//拷贝构造
//将传入对象的所有属性拷贝
person(const Person &p){
    age = p.age;
}

三种调用方式:
???????????括号法? ??
? ? ? ? ? ?显示法
? ? ? ? ? ?隐式转换法

void test(){
    //括号法
    Person p1;     //默认构造
    //Person p1();   //加()会被认为成函数说明,不会认为在创建对象
    Person p2(10); //有参构造
    Person p3(p2); //拷贝构造
}
void test(){
    //显示法
    Person p1;     //默认构造
    Person p2 = Person(10); //有参构造
    Person p3 = Person(p2); //拷贝构造
    Person(10); //单独写就是匿名对象,当前行执行结束后,系统会立即回收掉匿名对象
}
void test(){
    //隐式转换法
    Person p4 = 10;     //有参构造 相当于写了Person p4 = Person(10);
    Person p5 = p4; //拷贝构造
}

注意:
1.默认构造不要加();
2.不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象,编译器会认为Person(p3) === Person p3(认为成对象声明,重定义了)。

4.2.3 拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数调用时机(三种情况):

  • 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
  • 值传递的方式给函数参数传值
  • 以值方式返回局部对象
#include <iostream>
using namespace std;

class Person
{
public:
    Person(){
        cout << "Person默认构造函数调用" << endl;
    }
    Person(int age){
        m_Age = age;
        cout << "Person有参构造函数调用" << endl;
    }
    Person(const Person &p){
        cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;
        m_Age = p.m_Age;
    }
    ~Person(){
        cout << "Person析构函数调用" << endl;
    }
    int m_Age;
};
//拷贝构造函数调用时机
//1.使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01(){
    Person p1(20);
    Person p2(p1);
    cout << "p2的年龄为: " << p2.m_Age << endl;
}
//2.值传递的方式给函数参数传值
void dowork(Person p){
    cout << "fff" << endl;
}
void test02(){
    Person p;
    dowork(p);  //实参传给形参时会构造一个新的
}
//3、值方式返回局部对象
Person dowork2(){
    Person p1;
    return p1; //此处返回是新创建(拷贝)一个对象返回
}
void test03(){
    Person p = dowork2();
    cout << (int*)&p << endl;
}
int main() {
//    test01();
//    test02();
    test03();
    system("pause");
    return 0;
}

4.2.4 构造函数调用规则

默认情况下,c++编译器至少给一个类添加3个函数

  1. 默认构造函数(无参,函数体为空)空实现
  2. 默认析构函数(无参,函数体为空)空实现
  3. 默认拷贝函数,对属性进行值拷贝? ? 值拷贝

构造函数调用规则如下:

  • 如果用户定义有参构造函数,c++不再提供默认无参构造,但是会提供默认拷贝构造
  • 如果用户定义拷贝构造函数,c++不会再提供其他构造函数

4.2.5 深拷贝与浅拷贝

深拷贝是面试经典问题,也是常见的一个坑。

浅拷贝:简单的赋值拷贝操作。
深拷贝:在堆区重新申请空间,进行拷贝操作。
ps:?m_Height = new int?(*p.m_Height);

浅拷贝带来的问题就是堆区的内存重复释放,该问题要利用深拷贝进行解决。

#include <iostream>
using namespace std;
class Person{
public:
    Person(){
        cout << "Person的默认构造函数调用" << endl;
    }
    Person(int age, int height){
        m_Age = age;
        m_Height = new int(height);
        cout << "Person的有参构造函数调用" << endl;
    }
    //自己实现拷贝构造函数 解决浅拷贝带来的问题
    Person(const Person &p){
        cout << "Person拷贝构造函数调用" << endl;
        m_Age = p.m_Age;
        //m_Height = p.m_Height; //编译器默认实现的代码
        //深拷贝操作
        m_Height = new int(*p.m_Height);
    }
    ~Person(){
        //析构代码,将堆区开辟数据做释放操作
        if(m_Height != NULL)
        {
            delete m_Height;
            m_Height = NULL;   //防止野指针出现
        }
        cout << "Person的析构函数调用" << endl;
    }
    int m_Age;
    int *m_Height;
};
void test01(){
    Person p1(18, 160);
    cout << "p1的年龄为:" << p1.m_Age << "身高为:" << *p1.m_Height << endl;
    Person p2(p1);
    cout << "p2的年龄为:" << p2.m_Age << "身高为:" << *p2.m_Height << endl;
}
int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

4.2.6 初始化列表

作用:
c++提供了初始化列表语法,用来初始化属性

语法:构造函数():属性1(值1),属性2(值2)...{ }

//传统初始化操作
Person(int a,int b,int c){
    m_A = a;
    m_B = b;
    m_C = c;
}
//初始化列表初始化属性
Person():m_A(10),m_B(20),m_C(30){

}
//或
Person(int a, int b, int c):m_A(a),m_B(b),m_C(c){

}

4.2.7 类对象作为类成员

c++类中的成员可以是另一个类的对象,我们称该成员为对象成员。

例如:

class A{}
class B{
    A a;
}

B类中有对象A作为成员,A为对象成员。

那么当创建(实例化)B对象时,A与B的构造和析构的顺序时谁先谁后?

  • 先构造类对象,再构造自身对象。
  • 析构顺序和构造顺序相反。

4.2.8 静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static,称为静态成员。

静态成员分为:

  • 静态成员变量
  1. 所有对象共享同一份数据
  2. 在编译阶段分配内存
  3. 类内声明,类外初始化
    #include <iostream>
    using namespace std;
    class Person{
    public:
        //1.所有对象共享同一份数据
        //2.在编译阶段分配内存
        //3.类内声明,类外初始化操作
        static int m_A;
    private:
        static int m_B; //私有权限类外访问不到
    };
    int Person::m_A =100;//类外初始化
    int Person::m_B =100;//类外初始化,但不可在类外访问
    
    void test01(){
        Person p;
        cout << p.m_A << endl;
        Person p2;
        p2.m_A = 200;
        cout << p.m_A << endl;
    }
    int main(){
        test01();
        Person p;
        cout << p.m_A << endl; //通过对象访问
        cout << Person::m_A << endl;   //通过类名访问
        system("pause");
        return 0;
    }
运行结果
  • 静态成员函数
  1. 所有对象共享一个函数
  2. 静态成员函数只能访问静态成员变量
#include<iostream>
using namespace std;
//静态成员函数
//所有对象共享一个函数
//静态成员函数只能访问静态成员变量
class Person{
public:
    static void func(){
        m_A = 100; //静态成员函数可以访问静态成员变量
        //但是不能访问非静态成员变量
        cout << "static void func调用" << endl;
    }
    static int m_A;
    int m_B;   //非静态成员变量
};
int Person::m_A = 0;
//有两种访问方式
void test01(){
    //1.通过对象访问
    Person p;
    p.func();
    //2.通过类名访问
    Person::func();
}
int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

注:

  • 因为非静态成员变量的数据属于特定的一个对象,在静态成员函数中,若要访问,无法区分到底属于哪一个对象,因此静态成员函数不能访问非静态成员变量。
  • 而静态成员变量的数据是所有对象共用的,所以可以被静态成员函数访问。
  • 类外访问不到私有静态成员函数

4.3 C++对象模型和this指针

4.3.1 成员变量和成员函数分开储存

  • 在c++中,类内的成员变量和成员函数分开存储
  • 只有非静态成员变量才属于类的对象上
    #include <iostream>
    using namespace std;
    class Person{
        int m_A; // 非静态成员变量 属于类的对象上
        static int m_B; //静态成员变量 不属于类对象上
        void func() {} //非静态成员函数 不属于类的对象上
        static void func2(){} //静态成员函数 不属于类的对象上
    };
    void test01(){
        Person p; //看这个对象占多少内存
        cout << "size of p = " << sizeof(p) << endl; //若为空对象则占用一个字节
    };
    int main(){
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

c++编译器会给每个空对象也分配一个字节空间,是为了区分空对象占内存的位置(每个空对象也应该有一个独一无二的内存地址)。

4.3.2 this指针概念

通过4.3.1知道,在c++中类内的成员变量和成员函数是分开存储的。
每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例,也就是说多个同类型的对象会共用一块代码。
问题:这一块代码是如何区分哪个对象调用自己的呢?

c++通过提供特殊的对象指针,this指针,解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象。

this指针是隐含在每一个非静态成员函数内的一种指针。this指针 不需要定义,直接使用即可。

this指针的用途:

  • 当形参和成员变量同名时,可用this指针来区分

在类的非静态成员函数中返回对象本身,可使用return *this

#include <iostream>
using namespace std;
class Person{
public:
    Person(int age){
        //this指针指向被调用的成员函数所属的对象。
        this->age = age;
    }
    //引用方式(Person&)返回,一直返回p2,若以值方式(Person)返回,会创建拷贝一个新对象进行返回
    Person& PersonAaaAge(Person &p1){
        this->age += p1.age;
        //this指向p2的指针,而*this指向p2这个对象的本体
        return this*;
    }
    int age;
};
//1.解决名称冲突
void test01(){
    Person p1(18);
    cout << p1.age << endl;
}
//2.返回对象本身用*this
void test02(){
    Person p1(10);
    Person p2(10);
    //链式编程思想 cout也是这种思想
    p2.PersonAaaAge(p1).PersonAaaAge(p1).PersonAaaAge(p1).PersonAaaAge(p1);
    cout << p2.age << endl;
}
int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

4.3.3 空指针访问成员函数

c++中指针也是可以调用成员函数的,但是也要注意有没有用到this指针。

如果用到this指针需要加以判断保证代码的健壮性。

#include <iostream>
using namespace std;
//空指针调用成员函数
class Person{
public:
    void showClassName(){
        cout << "this is Person class" << endl;
    }
    void showPersonAge(){
        if(this == NULL){
            return;
        }
        cout << "age = " << m_Age << endl;
    }
    int m_Age;
};
void test01(){
    Person * p = NULL;
    p->showClassName();
    p->showPersonAge();
}
int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

4.3.4 const修饰成员函数

常函数:

  • 成员函数加const后我们称这个函数为常函数
  • 常函数内不可以修改成员属性
  • 成员属性声明时加关键字mutable后,在常函数中依然可以修改

常对象

  • 声明对象前加const称该对象为常对象
  • 常对象只能调用常函数
  • 常对象只能修改前面加mutable的变量
    #include <iostream>
    using namespace std;
    //常函数
    class Person{
    public:
        //this指针的本质 是指针常量 指针的指向是不可以修改的
        //const Person * const this
        //在成员函数后面加const,修饰的是this指针,让指针指向的值也不可以修改
        void showPerson() const{
            //this->m_A = 100;  //加const后则不可修改成员属性
            this->m_B = 100;
        }
        void func(){
    
        }
        int m_A;
        mutable int m_B; //特殊变量,即使在常函数中,也可以修改这个值,加关键字mutable
    };
    void test01(){
        Person p;
        p.showPerson();
    }
    //常对象
    void test02(){
        const Person p; //对象前加const
        //p.m_A = 100; //在常对象中不可修改
        p.m_B = 100;    //m_B是特殊值,在常对象下也可以修改
        p.showPerson(); //可以调用常函数
        //p.func();   //不可调用普通函数 因为普通函数可以修改属性
    }
    int main(){
        system("pause");
        return 0;
    }

4.4 友元

在程序里,有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问,就需要用到友元的技术。

友元的目的就是让一个函数或者类访问另一个类中私有成员。

关键字:friend

友元的三种实现

  • 全局函数做友元
    #include <iostream>
    #include <string>
    using namespace std;
    class Building{
        //goodGay全局函数是Building好朋友,可以访问building中私有成员
        friend void goodGay(Building *building);
    public:
        Building(){
            m_BedRoom = "卧室";
            m_SittingRoom = "客厅";
        }
    public:
        string m_SittingRoom;
    private:
        string m_BedRoom;
    };
    //全局函数
    void goodGay(Building *building){
        cout << "好基友全局函数 正在访问 :" << building->m_SittingRoom << endl;
        cout << "好基友全局函数 正在访问 :" << building->m_BedRoom << endl;
    
    }
    void test01(){
        Building building;
        goodGay(&building);
    }
    int main(){
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }
  • 类做友元
    #include <iostream>
    #include <string>
    using namespace std;
    class Building;
    class GoodFriend{
    public:
        GoodFriend();
        void visit(); //参观函数 访问Building中的属性
        Building * building;
    };
    class Building{
        //Goodfriend是本类好朋友,可以访问本类私有成员
        friend class GoodFriend;
    public:
        Building();
    public:
        string m_SittingRoom; //客厅
    private:
        string m_BedRoom;  //卧室
    };
    //类外写成员函数
    Building::Building() {
        m_SittingRoom = "客厅";
        m_BedRoom = "卧室";
    }
    GoodFriend::GoodFriend(){
        //创建建筑物对象
        building = new Building;
    }
    void GoodFriend::visit() {
        cout << "好朋友类正在访问: " << building->m_SittingRoom << endl;
        cout << "好朋友类正在访问: " << building->m_BedRoom << endl;
    }
    void test01(){
        GoodFriend ff;
        ff.visit();
    }
    int main(){
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }
  • 成员函数做友元
    #include <iostream>
    #include <string>
    using namespace std;
    class Building;
    class Goodfriend{
    public:
        Goodfriend();
        void visit();   //让visit函数可以访问Building中私有成员
        void visit2();   //让visit2函数不可以访问Building中私有成员
        Building * building;
    };
    class Building{
        //告诉编译器,Goodfriend中的成员函数visit作为friend可以访问Building中的私有成员
        friend void Goodfriend::visit();
    public:
        Building();
    public:
        string m_SittingRoom;
    private:
        string m_BedRoom;
    };
    //类外实现成员函数
    Building::Building() {
        m_SittingRoom = "客厅";
        m_BedRoom = "卧室";
    }
    Goodfriend::Goodfriend() {
        building = new Building;
    }
    void Goodfriend::visit() {
        cout << "visit函数正在访问:" << building->m_SittingRoom << endl;
    }
    void Goodfriend::visit2() {
        cout << "visit函数正在访问:" << building->m_SittingRoom << endl;
    }
    void test01(){
        Goodfriend ff;
        ff.visit();
        ff.visit2();
    }
    int main(){
        test01();
        system("pause");
        return 0;
    }

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